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OpenCV C++案例实战二十七《角度测量》
OpenCV C++案例实战二十七《角度测量》
前言
本案例通过使用OpenCV中的鼠标点击事件进行物体角度测量。以鼠标点击三点确定一个角度。第一个点：即为需要测量角度所在位置点（中心点），第二、三点确定角度。
一、鼠标响应事件
原图如图所示：
首先第一步，利用鼠标响应事件进行取点操作。OpenCV中的setMouseCallback可以完成此操作。参数也比较简单。void setMouseCallback( const String& winname, //窗口名称 MouseCallback onMouse, //响应回调函数 void* userdata = 0 //用户传入数据，可选 );- 1
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1.1功能源码
具体请看源码实现
//利用鼠标响应事件进行取点 void DrawCircle(int event, int x, int y, int flags, void* userdata) { //鼠标左键点击，记录并绘制圆点 /* 鼠标点击三点确定一个角度。第一个点：即为需要测量角度所在位置点（中心点）；第二、三个点：确定角度 */ Mat canvas = *((Mat*)userdata); //传入图像 if (event == EVENT_LBUTTONDOWN) { if (x > 0 && y > 0) { point.x = x; //当鼠标左键点击时，记录鼠标点击位置 point.y = y; } } if (event == EVENT_LBUTTONUP) { //当鼠标左键抬起时，保存鼠标点击坐标位置 clickcount++; //点击次数+1 myPoints.push_back(point); circle(canvas, point, 5, Scalar(0, 0, 255), -1);//绘制点 putText(canvas, to_string(clickcount), Point(point.x-10,point.y-10), FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, Scalar(0, 0, 255), 3); imshow("Demo", canvas); } }- 1
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1.2功能效果
二、计算直线角度
2.1 计算直线斜率
根据直线起始点计算直线斜率。k=(y2-y1) / (x2-x1)
//计算直线斜率 double gradient(Point2f pt1, Point2f pt2) { if (pt1.x == pt2.x) { return 9999999.9; //斜率不存在 } else { return (pt2.y - pt1.y) / (pt2.x - pt1.x); } }- 1
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根据传入的三个点，我们可以分别计算出两条直线的斜率，分别是k1，k2。
2.2计算直线角度
两直线角度公式如下：tanθ=|（k1-k2）/ (1+k1*k2) |
此时，我们计算出来的θ还是弧度，我们需要把它转为角度制。弧度与角度转换公式为：
1° = π / 180 ≈ 0.01745 rad
1 rad = 180 / π = 57.30°所以我们最终的角度为： Angle = θ*180 / π
2.3功能源码
//计算两直线所成角度 double getAngle(vector<Point2f>myPoints, Point2f &ArcCenter, Point2f &StartPoint, Point2f &EndPoint) { ArcCenter = myPoints[0];//中心点，确定需要测量哪个角 StartPoint = myPoints[1];//起点 EndPoint = myPoints[2];//终点 //两直线斜率 double k1 = gradient(StartPoint, ArcCenter); double k2 = gradient(EndPoint, ArcCenter); //弧度 double theta = atan(abs((k2 - k1) / (1 + k1 * k2))); //角度 double Angle = theta * 180 / CV_PI; return Angle; }- 1
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三、绘制圆弧
至此我们已经完成了取点、角度计算工作。为了效果显示，这里，我们将三点形成的角度用圆弧绘制出来。
这里我贴出某点绕原点旋转θ角度后坐标位置推到过程。
类似的，我们可以推导出，平面中某一点绕任意点旋转θ角度后坐标
平面中，一点（x，y）绕任意点（dx，dy）逆时针旋转θ角度后坐标位置：
x1 = dx + (x-dx)cos(θ) - (y-dy)sin(θ)
y1 = dy + (x-dx)sin(θ) + (y-dy)cos(θ)平面中，一点（x，y）绕任意点（dx，dy）顺时针旋转θ角度后坐标位置：
x1 = dx + (x-dx)cos(-θ) - (y-dy) sin(-θ)
y1 = dy + (x-dx)sin(-θ) + (y-dy)cos(-θ)3.1功能源码
//绘制圆弧 void DrawArc(Mat src, Point2f& ArcCenter, Point2f& StartPoint, Point2f& EndPoint, double &angle) { double Angle1 = atan2((StartPoint.y - ArcCenter.y), (StartPoint.x - ArcCenter.x));//起始弧度 double Angle2 = atan2((EndPoint.y - ArcCenter.y), (EndPoint.x - ArcCenter.x));//终止弧度 double Angle = Angle2 - Angle1;//总弧度 Angle = Angle * 180.0 / CV_PI;//弧度转角度 if (Angle < 0) Angle = 360 + Angle; if (Angle == 0) Angle = 360; int ArcLength = floor(Angle / 1); // 向下取整 vector<Point2f> ArcPoints;//取出所有圆弧上的点 for (int i = 0; i < ArcLength; i++) { //每隔一度取一个点 double SinTheta = sin(i * CV_PI / 180); double CosTheta = cos(i * CV_PI / 180); double x = ArcCenter.x + CosTheta * (StartPoint.x - ArcCenter.x) - SinTheta * (StartPoint.y - ArcCenter.y); double y = ArcCenter.y + SinTheta * (StartPoint.x - ArcCenter.x) + CosTheta * (StartPoint.y - ArcCenter.y); ArcPoints.push_back(Point2f(x, y)); } //绘制圆弧 for (int i = 0; i < ArcPoints.size() - 1; i++) { line(src, Point(ArcPoints[i]), Point(ArcPoints[(i + 1)]), Scalar(0, 255, 0), 2); } line(src, Point(ArcCenter), Point(StartPoint), Scalar(0, 255, 0), 2); line(src, Point(ArcCenter), Point(EndPoint), Scalar(0, 255, 0), 2); putText(src, to_string(angle), EndPoint, FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, Scalar(0, 255, 0), 2); }- 1
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四、结果显示
五、源码
具体功能实现请看源码，有不清楚的地方可私信我。。
#include#include #include using namespace std; using namespace cv; Point2f point(-1, -1);//初始化鼠标点击坐标 vector<Point2f>myPoints;//将鼠标点击到的坐标存入vector，作为全局变量 int clickcount = 0;//记录鼠标点击次数 //利用鼠标响应事件进行取点 void DrawCircle(int event, int x, int y, int flags, void* userdata) { //鼠标左键点击，记录并绘制圆点 /* 鼠标点击三点确定一个角度。第一个点：即为需要测量角度所在位置点（中心点）；第二、三个点：确定角度 */ Mat canvas = *((Mat*)userdata); //传入图像 if (event == EVENT_LBUTTONDOWN) { if (x > 0 && y > 0) { point.x = x; //当鼠标左键点击时，记录鼠标点击位置 point.y = y; } } if (event == EVENT_LBUTTONUP) { //当鼠标左键抬起时，保存鼠标点击坐标位置 clickcount++; //点击次数+1 myPoints.push_back(point); circle(canvas, point, 5, Scalar(0, 0, 255), -1);//绘制点 putText(canvas, to_string(clickcount), Point(point.x-10,point.y-10), FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, Scalar(0, 0, 255), 3); imshow("Demo", canvas); } } //计算直线斜率 double gradient(Point2f pt1, Point2f pt2) { if (pt1.x == pt2.x) { return 9999999.9; //斜率不存在 } else { return (pt2.y - pt1.y) / (pt2.x - pt1.x); } } //计算两直线所成角度 double getAngle(vector<Point2f>myPoints, Point2f &ArcCenter, Point2f &StartPoint, Point2f &EndPoint) { ArcCenter = myPoints[0];//中心点，确定需要测量哪个角 StartPoint = myPoints[1];//起点 EndPoint = myPoints[2];//终点 //两直线斜率 double k1 = gradient(StartPoint, ArcCenter); double k2 = gradient(EndPoint, ArcCenter); //弧度 double theta = atan(abs((k2 - k1) / (1 + k1 * k2))); //角度 double Angle = theta * 180.0 / CV_PI; return Angle; } //绘制圆弧 void DrawArc(Mat src, Point2f& ArcCenter, Point2f& StartPoint, Point2f& EndPoint, double &angle) { double Angle1 = atan2((StartPoint.y - ArcCenter.y), (StartPoint.x - ArcCenter.x));//起始弧度 double Angle2 = atan2((EndPoint.y - ArcCenter.y), (EndPoint.x - ArcCenter.x));//终止弧度 double Angle = Angle2 - Angle1;//总弧度 Angle = Angle * 180.0 / CV_PI;//弧度转角度 if (Angle < 0) Angle = 360 + Angle; if (Angle == 0) Angle = 360; int ArcLength = floor(Angle / 1); // 向下取整 vector<Point2f> ArcPoints;//取出所有圆弧上的点 for (int i = 0; i < ArcLength; i++) { //每隔一度取一个点 double SinTheta = sin(i * CV_PI / 180); double CosTheta = cos(i * CV_PI / 180); double x = ArcCenter.x + CosTheta * (StartPoint.x - ArcCenter.x) - SinTheta * (StartPoint.y - ArcCenter.y); double y = ArcCenter.y + SinTheta * (StartPoint.x - ArcCenter.x) + CosTheta * (StartPoint.y - ArcCenter.y); ArcPoints.push_back(Point2f(x, y)); } //绘制圆弧 for (int i = 0; i < ArcPoints.size() - 1; i++) { line(src, Point(ArcPoints[i]), Point(ArcPoints[(i + 1)]), Scalar(0, 255, 0), 2); } line(src, Point(ArcCenter), Point(StartPoint), Scalar(0, 255, 0), 2); line(src, Point(ArcCenter), Point(EndPoint), Scalar(0, 255, 0), 2); putText(src, to_string(angle), EndPoint, FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1, Scalar(0, 255, 0), 2); } int main() { Mat src = imread("src.jpg"); if (src.empty()) { cout << "can not read the image..." << endl; system("pause"); return-1; } while (true) { imshow("Demo", src); namedWindow("Demo", WINDOW_AUTOSIZE); setMouseCallback("Demo", DrawCircle, &src); if (clickcount == 3) { Point2f ArcCenter, StartPoint, EndPoint; double Angle = getAngle(myPoints, ArcCenter, StartPoint, EndPoint); DrawArc(src, ArcCenter, StartPoint, EndPoint, Angle); myPoints.clear();//当完成一次测量后，重置数据 clickcount = 0; } char key = waitKey(1); if (key == 'c') { //按c键则重新加载图像 src = imread("src.jpg"); } else if (key == 27) { //按esc键退出程序 break; } } destroyAllWindows(); system("pause"); return 0; } - 1
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总结
本文使用OpenCV C++ 进行物体角度测量，主要操作有以下几点。
1、利用鼠标响应事件取点，三点确定一个角度
2、利用两直线角度公式计算直线角度，注意弧度转角度
3、绘制圆弧，便于显示。注意某一点绕任意点旋转θ角度后的坐标计算公式。 -
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/Zero___Chen/article/details/125815819
